Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H
2
S
CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ H
2
S
Giới thiệu
Khí thải H
2
S là vấn đề đã được đề cập đến trong nhiều công trình nghiên cứu, xử lý
và tài liệu. Khí thải H
2
S là khí độc hại, không màu sắc nhưng có mùi khó chịu( mùi trứng
thối) được đưa vào khí quyển với những lượng rất lớn có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo.
Khí H
2
S xuất hiện trong khí thải của các quá trình tinh chế dầu mỏ, tái sinh sợi hoặc khu
vực chế biến thực phẩm, xử lý rác thải. Một phần H
2
S phát sinh trong tự nhiên bởi quá
trình thối rữa của các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn từ rác thải, cống rãnh, bờ
biển, ao tù, hồ nước cạn, kể cả từ các hầm lò khai thác than, các vệt núi lửa. Vấn đề khí
thải H
2
S thực sự trở thành vấn đề mang tính cấp bách và cần có những giải pháp hiệu quả
nhằm kiểm soát và xử lý triệt để tránh gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và ô
nhiễm môi trường .
Vấn đề phát thải khí H
2
S là một trong những vấn đề đang được quan tâm hiện nay
không chỉ ở Việt Nam mà ở nhiều quốc gia trên thế giới. Dưới đây nhóm thực hiện xin

S) là một chất khí không màu,có mùi thối khó chịu (mùi trứng
thối) .
• Cấu trúc phân tử của H
2
S tương tự cấu trúc phân tử nước, H
2
S bị phân cực khả năng
tạo thành liên kết Hydro ở H
2
S yếu hơn ở H
2
O.
• H
2
S ít tan trong nước nhưng lại tan nhiều trong dung môi hữu cơ. Các chất điện li
không điện li trong H
2
S lỏng.
• H
2
S rất độc, nó độc không kém gì HCN.Ở trạng thái lỏng H
2
S bị oxy hóa một phần.
H
2
S … H
2
S => SH
3
+ SH

• Dung dịch H
2
S không bền,để trong không khí vẫn đục do có lưu huỳnh kết tủa.Quá
trình trên cho phép giải thích tại sao H
2
S không tích tụ trong không khí, mặc dù hằng
ngày có biết bao nhiêu nguồn phát sinh ra nó (như sự phân hủy anbumin trong các
động vật,sự phân hủy mọi thứ rác rưởi và bã thải nhà máy …)
• H
2
S là mật chất khử mạnh ngay ở dạng khí hay trong dung dịch
 Tính axit :
• Trong dung dịch H
2
S điện li theo 2 nấc:
H
2
S ==> H
+
+ HS
-
HS
-
==> H
+
+ S
-
• H
2
S cho hai loại muối: muối sunfua ( trung tính ) ; muối bisunfua (muối axit).

0
C
• H
2
S có độ nhớt : 116 ở 0
0
C; 130 ở 20
0
C; 161 ở 100
0
C ( độ nhớt µ.107Ns/m
2
)
• Khả năng tạo liên kết hydro của H
2
S yếu hơn H
2
O
• H
2
S kém bền, dễ phân huỷ, ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi
4. Nguồn gốc:
a. Trong thiên nhiên:
• H
2
S sinh ra do chất hữu cơ thối rữa mà thành, đặc biệt là ở nơi nước cạn, bờ biển và
song hồ nông cạn, các vết nứt núi lửa, ở các suối, cống rãnh, hầm lò khai thác than.
Ứớc lượng từ mặt biển phát ra 30 triệu tấn H
2
S mỗi năm, và từ mặt đất phát ra khoảng

• Gây nhức đầu.
• Tinh thần mệt mỏi.
 Nồng độ cao
• Gây hôn mê , tử vong.
• Ở nồng độ 150 ppm hoặc lớn hơn gây tê liệt cơ quan khứu giác, đường hô hấp, niêm
mạc và giác mạc.

Bảng phân loại các ảnh hưởng của khí H
2
S theo nồng độ.
• Giá trị giới hạn của khí H
2
S là 10 ppm. Các hoạt động khi có sự tồn tại của khí H
2
S
với hàm lượng cao hơn không được phép kéo dài quá 8 giờ.
• Hầu hết những thông báo chỉ dẫn đều nhấn mạnh 6 - 7 ppm là hàm lượng tối đa mà
khí H
2
S được phép tồn tại, nhưng không quá 12 giờ.
• Trong ngành dầu khí , khí H
2
S ảnh hưởng rất nhiều đến công tác khoan.
Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Page 5
Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H
2
S
c.Tác hại đối với vật liệu:
• Do có tính axit nên H
2

2
CO
3
= NaHS + NaHCO
3
(1)
Tiếp theo là phản ứng thu hồi lưu huỳnh có sự tham gia của Natri Vanadat NaVO
3
2NaHS + H
2
S + 4 NaVO
3
+ ½ O
2
= Na
2
V
4
O
9
+ NaOH + 3 S
(2)
Để hoàn nguyên Vanadat người ta dung chất xúc tác ADA ( Natri Amoni Vanadat và
Disunfonat)
Na
2
V
4
O
9

2
HPO
4
+ KHS(4)
Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Page 6
Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H
2
S
Sơ đồ xử lý H
2
S bằng Na
2
CO
3
:

Trong đó : 1. Tháp hấp thụ 2. Tháp giải hấp thụ 3. Quạt 4. Sấy nóng không khí
Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Page 7
Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H
2
S
5.Điều chỉnh nước dung dịch 6. Điều chỉnh lưu lượng dung dịch tưới
ƯU ĐIỂM:
• Tính chất bền vững của nó đồng thời phản ứng của nó với H
2
S mang tính chất chọn lựa khi
có mặt của khí SO
2
trong khí thải.Trong trường hợp này có thể dung hơi nước để làm bay
hơi và thu hồi H

2
và H
2
O có
trong khí thải tạo thành Amoni Cacbonat và phản ứng trên tiếp tục xảy ra theo sơ đồ hệ
thống xử lý khí H
2
S bằng Amoni Cacbonat
Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Page 8
Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H
2
S
II. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ H
2
S BẰNG NaOH
Công nghệ của phương pháp này là khí H
2
S kết hớp với NaOH theo phản ứng sau đây:
H
2
S + NaOH = Na
2
S + 2H
2
O (6)
Na
2
S + H
2
S = 2NaHS (7)

O = NaOH + NaHS (11)
2NaHS + 2O
2
= Na
2
S
2
O
3
+ H
2
O (12)
Về mặt bảo vệ môi trường, các phản ứng phụ (11), (12) cũng góp phần làm giảm nhẹ
khâu xử lý dung dịch đã dùng xong khi thải ra hệ thống thoát nước.
Ngoài dung dịch NaOH người ta còn có thể dũng sữa vôi để thay thế.Lúc đó kết tủa
thu được của quá trình xử lý H
2
S một cách tương tự như trường hợp dùng NaOH,là chất
cặn nhão có chứa Canxi Sunfua CaS mà chất này cũng cần xử lý trước khi thải ra ngoài.
Dung dịch NaOH đã sử dụng cũng như chất bùn nhão thu được khi dùng vôi sữa thay thế
có thể được xử lý bằng cách dùng vôi Clorua ( hỗn hợp các chất Ca(ClO)
2
để oxy hóa cá
Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Page 9
Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H
2
S
liên kết Sunfit). Lượng vôi Clorua dùng vào mục đích này là 6,3kg quy về 1kg lưu huỳnh
( với nồng độ Clorua vôi là 35%).
Sơ đồ xử lý khí H

S trong khí thải tiếp xức với dung dịch amoniac và chúng
kết hớp với nhau theo phản ứng :
NH
3
+ H
2
S = (NH
4
)
2
S (13)
Ở nhiệt độ và áp suất thích hợp amoniac sunfua (NH
4
)
2
S phân hủy thành NH
3
và H
2
S
.Amoniac quay lại quy trình làm việc ,còn H
2
S được đưa sang công đoạn điều chế axit hoặc
lưu huỳnh đơn chất.
Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Page 11
Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H
2
S

IV.XỬ LÝ KHÍ H

2
S
6
O + H
2
O (14)
Tiếp theo ,Natri Thioasenat được tái sinh theo phương trình phản ứng sau :
2Na
4
As
2
S
6
O + O
2
= 2Na
4
As
2
S
5
O
2
+2S ( 15 )
Hai phản ứng trên xảy ra rất nhanh và là các phản ứng chủ yếu trong hầu hết các điều kiện
vận hành .
Trường hợp khi nồng độ ban đầu của H
2
S trong khí thải rất cao hoặc thời gian tiếp xúc giữa
khí H

4
As
2
S
6
O + 2S (17)
Dung dịch hấp thụ Natri Thiasenat được chuẩn bị bằng cách hòa tan As
2
O
3
và Natricacbonat
Na
2
CO
3
trong nước với tỉ lệ 1: 2 . Trong dung dịch sẽ có Natri Cacbonat và Bicacbonat ,
Natri Asenit và Axit Asenic , các chất trên sẽ phản ứng xen kẽ với H
2
S và oxy để tạo thành
Natri Thioasenat Na
4
As
2
S
5
O
2
.
Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Page 13
Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H

S => Fe
2
S
3
+ 3H
2
O ( 18 )
2Fe
2
S
3
+ 3O
2
=> 2Fe
2
O
3
+ 6S ( 19 )
Sau khi hòa tan H
2
S , oxit sắt được tái sinh lại bằng không khí (cấp oxy) để thu lưu huỳnh
.Tốc độ phản ứng hấp thụ H
2
S của oxit sắt phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc giữa khí và bề
mặt vật liệu hấp thụ.Do đó để nâng cao tốc độ phản ứng , độ rỗng của vật liệu hấp thụ phải
lớn.Độ rỗng của oxit sắt thường không nhỏ hơn 50%.
Điều kiện tốt nhất của quá trình hấp thụ khí H
2
S của oxit sắt là ở khoảng nhiệt độ nằm trong
khoảng 28 – 30

Điều kiện tối ưu cho phản ứng trên là 28 – 30
0
C , độ ẩm vật liệu không dưới
30%.Quá trình này được áp dụng với khí thải có nồng độ H
2
S dưới 0,5% tức là 7,5 g/m
3
.
Sau khi bão hòa,vật liệu hấp thụ được hoàn nguyên bằng oxy của không khí với sự tham
gia của nước .Kết quả là sắt thu được sẽ chuyển thành dạng hydroxit và lưu huỳnh đơn
chất được tách ra:
2Fe
2
S
3
+ 3O
2
+ 6H
2
O = 4Fe(OH)
3
+ 6S + 606KJ/mol ( 21)
Thể tích không khí được cấp cho quá trình hoàn nguyên được điều chỉnh tùy theo nhiệt
độ và hàm lượng oxy trong hỗn hợp khí đi vào hệ thống lọc.
Vật liệu hấp thụ được coi là hết tác dụng khi hàm lượng lưu huỳnh chiếm 50% khối
lượng vật liệu.Lưu huỳnh tích tụ trong vật liệu dần dần bao bọc lấy các hạt Fe(OH)
3
và
gây cản trở cho sự thâm nhập của khí H
2

Để thực hiện quá trình nêu trên, trong công nghiệp oxit kẽm được sản xuất dưới dạng hạt
viên như viên thuốc đường kính 7 – 8 mm,khối lượng đơn vị đổ đống 1000 kg/m
3
,dung
lượng hấp thụ không dưới 15% khối lượng bản thân. Khi loại vật dụng hấp thụ này hết tác
dụng người ta thay mới chứ không hoàn nguyên vì quá trình hoang nguyên phức tạp,không
Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Page 18
Kỹ thuật môi trường - Công nghệ xử lý H
2
S
kinh tế. Vì vậy phương pháp này chỉ áp dụng để xứ lý một lượng khí thải nhỏ với nồng độ
ban đầu của khí H
2
S không lớn lắm.
VI.XỬ LÝ KHÍ H
2
S BẰNG THAN HOẠT TÍNH:
Quá trình hấp thụ khí H
2
S bằng than hoạt tính xảy ra nhờ hiện tượng oxy hóa khí H
2
S trên
bề mặt của than theo phản ứng:
H
2
S +
1
/
2
O

S + (n-1)S = (NH
4
)
2
S
n
(25)
Sau đó pha dung dịch được phân hủy bằng hơi ở nhiệt độ 125 – 130 và áp suất ( 1,7 – 2,0)
Pa để thu lại Amoni sunfua (NH
4
)
2
S 2 lưu huỳnh đơn chất:
(NH
4
)
2
S
n
→ (NH
4
)
2
S + (n-1)S (26)
Lưu huỳnh thu được có thể tách ra khỏi dung dịch nhờ sự khác nhau về khối lượng đơn vị.
Độ tinh khiết của lưu huỳnh có thể đạt được 99.9 % ,còn hơi ngưng tụ lại trong quá trình
phân hủy dung dịch là Amoni sunfua sạch.
Sau khi tách lưu huỳnh ra khỏi than bão hòa người ta rửa than bằng nước cho tới khi không
còn SO
2